旋流阻塞与旋流扩散复合式内消能泄洪洞的水力设计.pdfVIP

第27卷 第2期 长 江 科 学 院 院 报 V01．27 No．2 20l0年 2月 JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstitute Feb ．20 10 文章编号：1001—5485(2010)02—0024—07 旋流阻塞与旋流扩散复合式内消能泄洪洞的水力设计 牛争鸣 ，杨 健 ，丁浩铎 ，南军虎 ，徐 威。，鲍 莉 (1．西安理工大学 水力学研究所，西安 710048；2．中水珠江规划勘测设计有限公司，广州 510610； 3．中国水电顾问集团成都勘察设计研究院，成都 610072) 摘要：结合雅砻江两河口水电站后期3导流洞和大渡河猴子岩 1导流洞的改建，在研究旋流阻塞和旋流扩散复合 消能泄洪洞的水力特性基础上，对该类型复合式旋流内消能泄洪洞的设计原理与方法进行研究探讨，和开敞式进 口、起旋器 、阻塞与旋流渐变扩散段的体型进行了设计与计算 ，为 1000m3／s以上泄流量、150m作用水头量级的导 流洞改建为旋流内消能泄洪洞工程水力设计提供参考。 关 键 词：旋流阻塞；旋流扩散 ；复合内消能泄洪洞；水力设计原理与方法 中图分类号：TV651 文献标识码：A 表 1 导流洞改建水平旋流泄洪洞设计参数一览表 Table1 Designparametersonthediversiontunnelsbeing 1 相关研究的综述 reconstructed asspillwaytunnesl 黄河公伯峡水电站右岸导流洞改建成国内外第 一 个泄量达 1000m／s、水头超过 100m的水平旋流 内消能泄洪洞，为这一类型的内消能泄洪洞提供了研 究、设计和工程示范的实例…。但对于更大流量、更 高水头和具有较大坡度的后期导流洞或下游淹没较 深的导流洞，在改建为旋流内消能泄洪洞时，因受旋 流洞 内旋流速度过大和可能发生空蚀破坏的限制，单 一 的旋流内消能工已不能满足水力特性要求，还会出 现上下游水面衔接和排气困难等问题。 关于水平旋流 内消能泄洪洞的改建，国内外进 行了大量的研究工作，在这些改建方案的研究中，最 大设计泄洪量为 1000～3000m ／s，最大作用水头 为 100～245Ill不等，体型上各工程均有不同特点， 各工程设计参数详见表 1。这些研究工作与工程实 践为本文对该类型复合式旋流内消能泄洪洞的设计 原理与方法进行研究探讨奠定了基础，也将为更大 流量、更高水头和具有较大坡度的后期导流洞或淹 没较深的导流洞改建为旋流内消能泄洪洞工程的水 力设计提供参考。 2 设计原理与基本原则 2．1 旋流阻塞和旋流扩散复合式 内消能泄洪洞的 设计原理 在公伯峡水电站导流洞改建为水平旋流内消能 收稿 日期 ：2oo9-01—15 基金项 目：国家 自然科学基金 一雅砻联合基金资助项 目 作者简介：牛争鸣(1957一)，男，陕西佳县人，教授，博导，主要从事高速水流和水工水力学的研究，(电话)029电子信箱)niuzrn @xaut．edu cn。 第2期 牛争鸣 等 旋流阻塞与旋流扩散复合式内消能泄洪洞的水力设计 泄洪洞的研究与原型观测中发现：当作用水头超过 等)防止空蚀的发生，必要时可进行减压试验进一 100m时，旋流洞段压强较低，旋流速度将超过40 步对其空化空蚀特性进行论证。 m／s，起旋器出口局部低压区不可减免，因此增大了 起旋器采用两侧收缩的弧线形起旋器或单侧收 空化空蚀的可能，限制了作用水头的提高 。增设 缩的直切式起旋器；为了保证起旋器出口水流的切 阻塞使其成为旋流阻塞复合式内消能泄洪洞的研究 向人流和能在旋流洞内形成较对称与稳定的空腔环 成果表明 J：增设阻塞后，泄流量减小，旋流洞段